Fjärranalys

Fjärranalys avser insamling av data och information om ett fenomen och ett territorium, utan direkt kontakt med det. Det är ett alternativ till in situ-observation. Fjärranalystekniker används inom många områden, inklusive geografi, hydrologi, ekologi, meteorologi, oceanografi, glaciologi, geologi, samt för militär omfattning, intelligens, kommersiella, ekonomiska, planering och humanitära tillämpningar.

Fjärranalysteknik kan vara satellit- eller flygplansbaserad och kan upptäcka och klassificera objekt och egenskaper hos jordsystemet genom förökade signaler (t.ex. elektromagnetisk strålning). Dessutom ökar användningen av drönare på grund av de högupplösta data som kan samlas in på kort tid för övervakning i realtid. Med ”aktiv” fjärranalysteknik avses en signal som sänds ut direkt av en satellit eller ett luftfartyg, som reflekteras av ett föremål och som i sin tur detekteras av sensorn (t.ex. RADAR och LiDAR), medan ”passiv” fjärranalys avser sensorer som kan detektera strålning som sänds ut eller reflekteras av ett föremål eller omgivande områden (t.ex. filmfotografering, infrarött ljus, laddningskopplade enheter och radiometrar).

På senare tid har fjärranalys använts för att förbättra förståelsen för klimatsystemet och dess förändringar. Det gör det möjligt att övervaka jordytan, havet och atmosfären på flera spatio-temporala skalor, vilket möjliggör observationer av klimatsystemet, samt att undersöka klimatrelaterade processer eller långsiktiga och kortsiktiga fenomen, som till exempel avskogning eller El Niño-trender. Dessutom är fjärranalys användbar för att samla in information och data i farliga (t.ex. vid brandhändelser) eller otillgängliga områden (t.ex. ogenomträngliga områden). Särskilda exempel på användning av fjärranalys som också rör metoder för anpassning till klimatförändringar är följande: i) förvaltning av naturresurser, ii) förvaltning av jordbruksmetoder, till exempel i samband med markanvändning, markskydd och kollager i marken, iii) taktiska insatser för bekämpning av skogsbränder i system för beslutsstöd i realtid, iv) övervakning av marktäcket och dess förändringar över olika tidsmässiga och rumsliga skalor, även efter en katastrofhändelse, v) bättre underbyggd skogs- och vattenförvaltning, vi) utvärdering av kollager och tillhörande dynamik, vii) simulering av klimatsystemets dynamik, viii) förbättring av klimatprognoser och produkter för meteorologisk reanalys, som i stor utsträckning används för forskningsstudier om klimatförändringar.

Slutligen kan fjärranalys användas för att förbättra varning och beredskap och är därför också användbar vid katastrofriskhantering. Geografiska informationssystem (GIS) som använder satellitteknik kan användas för att utveckla system för tidig varning och prognoser för att minska och hantera klimatrelaterade katastrofrisker (dvs. förbereda bättre prognoser för cyklon- och översvämningsspår, torka, brandhändelser) samt bidra till att förbereda sig för åtgärder. Fjärranalysteknik kan också vara användbar för upptäckt av skador efter katastrofer, baserat på jämförande analys av bilder före och efter katastrofer. Fjärranalysdata och fjärranalysinformation är också användbara för räddningspersonal.

Det finns olika program och initiativ i Europa och resten av världen för att driva på användningen och delningen av fjärrdata. Copernicus är EU:s jordobservationsprogram som samordnas och förvaltas av Europeiska kommissionen. Den består av en komplex uppsättning system som samlar in data från flera källor: jordobservationssatelliter och sensorer på plats, t.ex. markstationer, luftburna och havsburna sensorer. Copernicus behandlar dessa data och ger användarna information genom en uppsättning tjänster som omfattar sex tematiska områden: land, hav, atmosfär, klimatförändringar, krishantering och säkerhet. Copernicus klimatförändringstjänst (C3S) tillhandahåller klimatförändringstjänster som stöder EU:s klimatpolitik och klimatåtgärder och bidrar till att bygga upp ett europeiskt samhälle som är mer motståndskraftigt i ett klimat som orsakas av människan. Det globala systemet av jordobservationssystem (GEOSS) är en uppsättning samordnade, oberoende jordobservations-, informations- och bearbetningssystem som ger tillgång till information för offentlig och privat sektor. ”Geoss-portalen” erbjuder en enda internetåtkomstpunkt för användare som söker data, bilder och analytiska programvarupaket som är relevanta för alla delar av världen.

Fjärranalys används för att producera kunskap eller till och med beslutsstödssystem för riktade användare (t.ex. aktörer som deltar i katastrofriskhantering, stadsplanerare, markplanerare, jordbrukare osv.). Att involvera slutanvändarna som intressenter under hela processen med att utforma och skapa kunskap och produkter är avgörande för att producera resultat som verkligen används och är användbara, i enlighet med samproduktionsparadigmet.

Fjärranalysteknik, särskilt satellitbilder, har redan med framgång använts inom en rad olika klimatförändringsområden, t.ex. för i) undersöka globala temperaturtrender, både på havsytan och i atmosfären, ii) upptäcka förändringar i solstrålning som påverkar den globala uppvärmningen, iii) övervaka aerosoler, koncentrationen av vattenånga och förändringar i nederbördssystemet, iv) studera dynamiken i snöutvidgningen och istäcket, v) övervaka förändringar av havsnivån och kustförändringar, vi) övervaka vegetationens status och förändringar, vii) övervaka vattenresurser och effekter på grund av torka och torrperioder, viii) övervaka brandhändelser och brandutsläpp, ix) förutsäga katastrofrisker, såsom cykloner, översvämningar och torka, x) vägleda beslutsprocesser för anpassning till klimatförändringar. Användningen av fjärravkända data utvecklas snabbt, både när det gäller tillgänglig teknik och upplösning, och andra användningsområden som är relevanta för anpassningen till klimatförändringarna förväntas dyka upp i nästa framtid.

Vissa farhågor har dock framförts när det gäller användningen av fjärranalys. Att studera och övervaka klimatförändringar kräver långsiktiga tidsserier av observationer, medan satellitdata ofta är tillgängliga för kortvarig period. Dessutom kan vissa osäkerheter och snedvridningar av mottagna bildramar på grund av vibrationer och turbulens härledas av snedvridningar i sensorer och hämtningsalgoritmer, så användningen av satellitobservationer i klimatförändringsstudier kräver en tydlig identifiering av sådana begränsningar. Andra möjliga begränsningar inkluderar: i) höga kostnader för förvärv av högupplösta data om luftfartyg och drönare, ii) I vissa fall begränsad tillgång till nödvändig teknik på grund av kostnader eller kompetensbegränsningar. iii) Tillfällig diskontinuitet för luftfartygs- och satellitdata. medan den första kan vara särskilt dyr och därför tillgänglig för ett begränsat antal undersökningar, samlas den andra in med fasta intervall beroende på satellitens returtid.

Direkta landobservationer är vanligtvis begränsade i rumslig täckning, medan fjärranalysteknik möjliggör övervakning i större skala. Satellitdata har bred täckning, multitemporal och multispektral kapacitet, vilket ger klimatförändringsrelaterade data och information för omfattande områden. Detta gör det möjligt att förbättra förståelsen av klimatsystemet, studera och förutsäga klimatförändringarnas effekter på ekosystemen och övervaka de genomförda anpassningsåtgärdernas effektivitet.

Fjärranalys möjliggör också datainsamling i farliga eller otillgängliga områden, utan störningar för webbplatsen, och ger frekventa uppdateringar. Datainsamling är ofta billigare och snabbare än direkt insamling av data från marken. Dessutom ökar användningen av drönare flexibiliteten i tids- och rymdövervakningen och fördelen med att inte riskera människor.

Priset på satellitbilder varierar beroende på rumslig upplösning. Lågupplösta (> 10m) arkivbilder är vanligtvis gratis, medan prisökningar från 1 till 8 $ per km ² passerar från 5-10 m upplösning till 0,3-1 m upplösning (2019 priser; se till exempel Geocento). Kostnaderna är något högre för bilder tagna av flygplan och drönare. Den senare kan komma fram till en upplösning < 0,05 m. Naturligtvis ökar priserna om anpassade bilder krävs. Resurser behövs också för att bearbeta data och utveckla applikationer. Slutligen krävs tillräcklig kompetens och kapacitet för att använda fjärranalysdata.

Genomförandetiden avser databehandling och leverans av slutlig kunskap eller produkter. Det beror i hög grad på den specifika omfattningen och användningen av fjärranalysteknik, nivån på tillgänglig kompetens, tillgången till nödvändiga verktyg och samarbetet mellan de olika berörda parterna.

Användningen av fjärranalysteknik för att studera klimatförändringar och stödja fastställandet av åtgärder för begränsning av och anpassning till klimatförändringar kan utföras både på kort och lång sikt.